氮/氧气氛和温度对蜈蚣草焚烧底灰中砷的固留影响①

周 聪， 胡可人， 肖细元， 郭朝晖， 彭 驰

(中南大学 冶金与环境学院,湖南 长沙410083)

植物修复技术能有效去除土壤中重金属,具有环境友好、经济可行等优势［1］,同时也会产生大量含重金属生物质［2］,如何高效安全处置这些污染生物质是植物修复技术可持续发展面临的难题。 蜈蚣草是砷(As)的超富集植物,野外地上部鲜重年产量高达36 t/hm2［3］。 焚烧法是处置污染生物质较经济的方法［4］。 研究表明,焚烧法处理城市污泥时,As 的固留与焚烧温度、焚烧气氛等密切相关［5］。 本文拟研究不同N2/O2比气氛和温度下As 超富集植物蜈蚣草焚烧过程中As 的固留特征,为植物修复收获物的安全处置提供科学依据。

1 实 验

1.1 实验原料

蜈蚣草采自湖南省石门县某雄黄矿区废弃地,用自来水和去离子水洗净后,于105 ℃下杀青0.5 h,60 ℃下干燥至恒重,用不锈钢粉碎机粉碎至0.9 mm,装袋保存备用。 蜈蚣草(空气干燥基)的工业分析和元素分析结果分别见表1 和表2。

表1 蜈蚣草工业分析结果（质量分数）/%

表2 蜈蚣草元素分析结果（质量分数）/%

1.2 焚烧实验

蜈蚣草焚烧实验在图1 所示管式炉中进行,管式炉内径130 mm,长1 m,采用5% HNO3和10% H2O2混合溶液收集反应挥发的气相As。 称取蜈蚣草生物质4.00 g 平铺于方形瓷舟中,设定管式炉升温速率为5 ℃/min,反应时间30 min,以0.4 L/min 的速率连续通入N2和O2的混合气体,在设定的温度、气氛下反应；反应结束后,保持进气状态,停止加热,样品随炉冷却至100 ℃以下,取出样品,放入干燥皿中冷却至室温后收集底灰,每组条件做2 个平行实验。

图1 管式炉系统示意